NITREG® is a modern heat-treating process, capable of meeting the metallurgical requirements of all nitriding specifications that may have been originally written for salt bath, plasma or traditional gas nitriding. The ability to control the concentration of nitrogen in the surface allows the user to control the growth of the compound layer virtually independently from developing a desirable diffusion zone. This approach facilitates not only meeting any specification requirements, but it also makes it possible to improve on them by allowing tighter tolerances to be satisfied, particularly regarding the thickness and properties of the compound layer.
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Nitriding is a process of diffusing nitrogen atoms into the metal surface. Nitrogen is plentiful on Earth, however, in nature it exists as a two-atom molecule, chemically inert and too large to penetrate the surface. Hence nitriding technologies focus on the source of nascent (atomic) nitrogen.
The main objective of nitriding is to increase the hardness of the component’s surface by enriching it with nitrogen. Regardless of the method, nitriding is a process of diffusing nitrogen into the metal and such diffusion, once individual atoms of nitrogen have penetrated the surface, continues as long as the temperature is high enough, and there is a fresh supply of nascent nitrogen on the surface. In other words, the diffusion is basically the same in all nitriding, while the difference lies in the supply of nitrogen. The latter has a fundamental influence on the resultant properties of the surface.
D’une manière générale, tous les alliages ferreux, notamment les aciers inoxydables, les fontes et même les alliages de titane, sont susceptibles d’être nitrurés. Cependant, les alliages présentent des caractéristiques uniques quant aux conditions de surface, à la vitesse naturelle de la diffusion et à la propension à former des nitrures. Il convient donc de ne pas perdre de vue que même un processus de nitruration correctement configuré produira des résultats sensiblement différents sur des matériaux différents. De ce fait, certains utilisateurs peuvent rencontrer des difficultés insurmontables, en particulier si leur méthodologie est insuffisante et/ou par manque de connaissance et d’expérience.
ACIERS DE NITRURE | ||||
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CATÉGORIE AISI | CATÉGORIE UNI | PRINCIPAUX ÉLÉMENTS DE L’ALLIAGE | DURETÉ DU NOYAU HV/HRC | DURETÉ DE LA SURFACE HV1 |
N135M | 38CrAlMoA | C=0.38 Cr=1.7 Mo=0.3 Al=1 | 350/36 | 1190-1290 |
Nitralloy N | C=0.35 Cr=115 Ni=3.5 Mo=0.25 | 350/36 | 1100-1200 | |
34CrAlNi7 | C=0.42 Cr=3 Mo=1.2 V=0.20 | 350/36 | 1190-1290 | |
42CrMoV12 | 42CrMoV12 | C=0.42 Cr=3 Mo=1.2 V=0.20 | 490 / 48 | 1050-1150 |
31CrMo12 | C=0.32 Cr=3 Mo=0.4 | 320 / 32 | 870-920 | |
30CrMoV9 | 320 / 32C=0.30 Cr=2.5 Mo=0.2 V=0.15 | 320 / 32 | 900-930 | |
25CrMo20 | C=0.25 Cr=6 Mo=0.20 | 280 / 27 | 1000-1100 |
AUTRES ACIERS ALLIÉS POUVANT ÊTRE DURCIS | ||||
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CATÉGORIE AISI | CATÉGORIE UNI | PRINCIPAUX ÉLÉMENTS DE L’ALLIAGE | DURETÉ DU NOYAU HV/HRC | DURETÉ DE LA SURFACE HV1 |
4130 | 30CrMo4 | C=0.30 Cr=1 Mo=0.2 | 300 / 30 | 640 – 680 |
4140 | 42CrMo4 | C=0.40 Cr=1 Mn=0.9 Mo=0.2 | 300 / 30 | 650 – 700 |
4340 | C=0.40 Cr=0.8 Ni=1.8 Mo=0.25 | 310 / 31 | 650 – 700 | |
30NiCrMo12 | C=0.30 Cr=0.8 Ni=2.8 Mo=0.12 | 310 / 31 | 600 – 650 | |
35NiCrMo15 | C=0.35 Cr=1.7 Ni=3.8 Mo=0.15 | 330 / 33 | 800 – 850 |
ACIERS AU CARBONE | ||||
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CATÉGORIE AISI | CATÉGORIE UNI | PRINCIPAUX ÉLÉMENTS DE L’ALLIAGE | DURETÉ DU NOYAU HV/HRC | DURETÉ DE LA SURFACE HV1 |
1010 | C10 | C=0.10 Mn=0.50 | 160 | 320 – 380 |
1020 | C20 | C=0.20 Mn=0.50 | 180 | 320 – 380 |
1030 | C30 | C=0.30 Mn=0.7 | 180 | 380 – 420 |
1045 | C45 | C=0.45 Mn=0.7 | 200 | 420 – 470 |
1060 | C60 | C=0.60 Mn=0.7 | 250 / 22 | 525 |
ACIERS ALLIÉS CARBURANT | ||||
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CATÉGORIE AISI | CATÉGORIE UNI | PRINCIPAUX ÉLÉMENTS DE L’ALLIAGE | DURETÉ DU NOYAU HV/HRC | DURETÉ DE LA SURFACE HV1 |
5115 | 16MnCr5 | C=015 Cr=0.8 Mn=0.9 | 180 | 660 – 720 |
20 MnCr5 | C=0.20 Cr=1.15 Mn=1.3 | 240 / 21 | 750 – 800 | |
8620 | C=0.20 Cr=0.5 Ni=0.6 Mo=0.2 | 190 | 500 – 520 | |
Une surface exposée à un support de nitruration produira généralement deux couches distinctes. La couche externe est appelée couche composite (ou couche blanche) et son épaisseur se situe généralement entre zéro et 0,001″ (25 µm). Une couche cémentée de diffusion ou zone de diffusion se trouve sous la couche blanche. Les deux couches constituent ce que l’on appelle d’une manière générale la couche cémentée. Cependant, selon le matériau et sa dureté initiale avant traitement, les propriétés de ces couches présenteront de grandes disparités.
Les images de deux empreintes d’un test de dureté Vickers présentées ci-dessous illustrent la différence entre un processus contrôlé et un processus non contrôlé. L’échantillon de gauche a été produit au cours d’un processus traditionnel et la fissuration de surface est un indicateur de la couche fragile. L’échantillon de droite est le résultat d’un processus Nitreg® au cours duquel, bien que la dureté soit la même, aucune fissure ne s’est formée. Le composant ayant subi le traitement Nitreg® est donc plus résistant, grâce à une couche composite particulièrement robuste.
De tels résultats supérieurs ne peuvent être obtenus qu’en contrôlant la concentration d’azote dans le substrat et l’approche moderne consiste à contrôler le potentiel de nitruration (KN). Une compréhension et une application adéquates des principes qui lient le potentiel de nitruration (KN), la température et la durée représentent la pierre angulaire de la technologie Nitreg®. Un exemple de notre capacité à produire diverses combinaisons de couche blanche/couche cémentée de diffusion est indiqué dans le tableau suivant, Combinaisons de couches nitrurées (PDF).
La capacité à contrôler le potentiel de nitruration devient progressivement une exigence, comme le montre la norme AMS 2759/10, par exemple.
Pour résumer, Nitreg® est un processus moderne, capable de répondre aux exigences métallurgiques de toutes les spécifications de nitruration initialement rédigées pour la nitruration gazeuse traditionnelle, en bain de sel ou au plasma.
PROPRIÉTÉS/CARACTÉRISTIQUES | Nitruration contrôlée NITREG® | Gaz classique | Bain de sel | Plasma (Ion) |
Nettoyage (avant) | Propre | Propre | Relativement propre | Très propre |
Nettoyage (après) | Non requis | Non requis | Absolument requis | Non requis |
Temps de chauffage | Court | Court | Très court | Long |
Positionnement des pièces | Simple | Simple | Simple | Très complexe/exige des compétences et de l’expérience |
Nitruration de l’acier inoxydable | Possible | Impossible | Possible | Possible |
Fonctionnement de l’équipement | Très simple/entièrement automatisé | Relativement simple | Simple | Très complexe/exige des compétences avancées |
Contrôle/uniformité de la température | Excellent | Bon | Bon | Difficiles/insuffisants/possibilité de surchauffe |
Contrôle du potentiel de nitruration | Oui | Non | Non | Non |
Control of % of ε and γ’ | Possible | Non | Non | Possible |
Nitruration sans couche blanche | Possible | Non | Non | Possible |
Contrôle de la porosité | Possible | Non | Non | Possible |
Répétabilité des résultats | Excellente (quelle que soit la charge) | Possible (charges répétitives uniquement) | Possible (charges répétitives uniquement) | Possible (charges répétitives uniquement) |
Entretien de l’équipement | Simple | Relativement complexe | Complexe | Très complexe |
Degré de pollution | Très faible | Élevé | Extrêmement élevé | Très faible |
BROCHURE |